高聚物注浆技术及施工工法在高速公路病害处治中的应用.pdf

高聚物注浆技术及施工工法高聚物注浆技术及施工工法 在高速公路病害处治中的应用在高速公路病害处治中的应用 王复明王复明 郑州大学郑州大学 河南省工程安全创新团队河南省工程安全创新团队 国家科技进步二等奖国家科技进步二等奖 国家发明专利国家发明专利 国家一级工法国家一级工法 一、传统维修方法 二、高聚物材料及其注浆技术 三、高速公路病害处治高聚物注浆施工工法 四、示范工程及其推广应用情况 五、总结 主要内容主要内容 一、传统维修方法 开挖式维修： l周期长 l造价高 l对交通干扰大 l产生大量废料 水泥压浆： l“压”浆 注浆压力 注浆材料（水泥、粉煤灰、水、外掺剂） l养生要求 l脆性材料（抗拉强度低） l 耐久性差 加铺或罩面： l均匀加铺 l路况存在差异，加铺厚度如何确定？ 开裂、基层脱空、唧泥路段：加铺难以根治病害 无病害路段：加铺造成资源浪费 二、高聚物材料及其注浆技术 1.高聚物注浆材料分类 非水反应类非水反应类 双组份弹性体双组份弹性体 双组份发泡体双组份发泡体 水敏感型水敏感型 水不敏感型水不敏感型 高聚物注浆材料高聚物注浆材料 水反应类水反应类 亲水型亲水型 疏水型疏水型开孔材料开孔材料 闭孔材料闭孔材料 本项技术采用的高聚物注浆材料属于：本项技术采用的高聚物注浆材料属于： 非水反应类非水反应类 双组份发泡体双组份发泡体 闭孔材料闭孔材料 水不敏感型水不敏感型 高聚物材料特性研究 环保试验环保试验 耐化学腐蚀性试验耐化学腐蚀性试验 渗透性能试验渗透性能试验 膨胀力试验膨胀力试验 抗压强度试验抗压强度试验 抗拉强度试验抗拉强度试验 弯曲试验弯曲试验 高聚物注浆材料主要特点： 1. 高膨胀性：高膨胀性：高聚物材料的自由膨胀比可达高聚物材料的自由膨胀比可达20:1，可以填充，可以填充 脱空和裂缝，同时可以进一步压密周围介质。脱空和裂缝，同时可以进一步压密周围介质。 2. 早强：早强：高聚物材料能够迅速固化，可在高聚物材料能够迅速固化，可在15分钟内达到分钟内达到其最其最 终终强度的强度的90%。材料。材料具有良好具有良好的弹性，的弹性，并具有较并具有较高的抗拉高的抗拉 强度。强度。 3. 防防水：水：固化固化后后材料材料具有良好具有良好的的防防水性能。水性能。 4. 耐耐久久：材料材料稳定稳定耐耐久久。 5. 安全安全：对对环环境无污染境无污染。 2. 高聚物注浆技术 高聚物注浆技术高聚物注浆技术是是20世纪世纪70年代末年代末发发展起来展起来的的工程维修工程维修 技术，在技术，在国外主要国外主要用于用于建筑建筑物物地基加地基加固固或地板修复或地板修复 高聚物注浆技术原理 按照按照一一定配定配比，比，向地基中向地基中注注射多射多组份高聚物材料，组份高聚物材料， 材料发材料发生生反应反应后后体体积积迅速膨胀迅速膨胀并形成并形成泡泡沫状沫状固体，固体， 达到达到加加固固地基、地基、填充脱空的填充脱空的目目的的 高聚物注浆技术高聚物注浆技术原理原理 国外道路维修高聚物注浆技术研究现状 高聚物注浆技术高聚物注浆技术逐逐步步成为国际上道路成为国际上道路非开非开挖维修挖维修技术技术领域领域的的 研究热点研究热点。目前目前在水在水泥混凝土路面维修方面取得了泥混凝土路面维修方面取得了进进展展。 现存现存的的主要问题主要问题：施工工艺依赖施工工艺依赖于于工程经工程经验，验，与无与无损检测损检测技技 术术相相脱脱节节。 高速公路病害处治关键技术： l病害诊断病害诊断无无损检测损检测技术技术（fwd、gpr） l病害处治病害处治精细精细化高聚物注浆技术化高聚物注浆技术 无无损检测损检测与与高聚物注浆技术高聚物注浆技术集集成成 三、高速公路病害处治高聚物注浆施工工法 以以无无损检测损检测技术技术为基为基础础的高速的高速公公路路病害处治病害处治高聚物注浆技术高聚物注浆技术 p r p 探地雷达(gpr)技术特点： lgpr综合综合应用应用了了瞬态电磁场瞬态电磁场理理论论、时时域域测量测量技术技术、纳纳 秒脉冲源秒脉冲源技术技术、超宽带天线超宽带天线技术和技术和信号处信号处理理技术技术等等多方多方 面面的技术的技术成成果果 l 具有具有快快速速、连续连续、无、无损伤等特损伤等特点点 lgpr已已成为路面无成为路面无损检测损检测技术的技术的重重要要组组成成部部分，分，并代并代 表表了路面了路面结构层厚结构层厚度度、压压实实度度、含含水水量（沥青含量）量（沥青含量）和和 病害检测病害检测技术的发技术的发展方向展方向 探地雷达无损检测技术 界面r0 界面r1 界面r2 发射信号i0 a1a2a3 空气0 路基3 面层1 基层2 信号处理机 时 窗数字处理 固体腔 反射信号 接收天线 发射天线 数字打印 磁 盘 波形显示 gpr工作原理 传统检测传统检测方方法法探探地地雷雷达达快快速速无无损检测损检测方方法法 基层厚度变化显著 基层松散 底基层松散、底基层和基层沉陷 基层换填混凝土 落锤式弯沉仪（fwd） (falling weight deflectometer，简称fwd) l瞬态脉冲荷载瞬态脉冲荷载 l传传感感器（精器（精度高度高、重重复复性性好好） 误差误差数数值值 400 74.6% 258.988.3347.2398 400数数值值 300 平均平均下下降降 百百分比分比 注浆注浆后后 弯弯沉沉平均降低平均降低 值值 （1/1000） 注浆注浆后后 弯弯沉沉平均值平均值 （1/1000） 注浆注浆前前 弯弯沉沉平均值平均值 （1/1000） 点点数数 (个个) 统计统计范范围围 （1/1000） 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆前后前后弯弯沉统计表沉统计表 （水水泥混凝土路面泥混凝土路面） 高聚物注浆高聚物注浆前后前后弯弯沉沉对对比比图图 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 288sx029 295sx177 296sx093 297sx089 297sx195 299sx167 300sx100 302sx074 304sx079 310sx083 310sx153 311sx084 312sx061 312sx184 313sx076 313sx118 314sx096 314sx175 316sx017 316sx100 318sx140 319sx111 321sx054 322sx044 323sx138 329sx154 337sx004 338sx148 352sx065 板号 弯沉值（1/1000mm） 注浆前注浆后 高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 开开挖挖试验试验 高聚物注浆高聚物注浆维修前后对维修前后对比比 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆施工现施工现场场 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆现现场场开开挖挖破坏破坏试验试验 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆现现场场开开挖挖破坏破坏试验试验 某某高速高速公公路路高聚物注浆高聚物注浆现现场场开开挖挖破坏破坏试验试验 高速公路快速维修高聚物注浆技术主要特点：高速公路快速维修高聚物注浆技术主要特点： 快快速：速：施工施工快快捷捷，不，不需需养养生生，大大幅幅度度节节省省工工期期，减少减少对对 交通交通的的干扰干扰。 耐耐久久：根根治病害治病害。采用高聚物注浆技术，一。采用高聚物注浆技术，一次次注浆，注浆，多多 层层修复修复，即即基基层层与与底底基基层层、底底基基层层与路基与路基之间之间 脱空脱空、开裂开裂、松散松散和和唧唧泥泥病害病害均均被